淺談路橋過(guò)渡段不均勻沉降的原因及防治措施

趙以德

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，公路建設(shè)事業(yè)也隨之發(fā)展迅猛，對(duì)道路橋梁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)更為嚴(yán)格，尤其是"橋頭跳車(chē)"現(xiàn)象嚴(yán)重影響了行車(chē)舒適度和行車(chē)安全，本文就路橋過(guò)渡段不均勻沉降的原因及防治措施展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：橋頭跳車(chē);CFG樁法;土工格柵

中圖分類(lèi)號(hào)：G648 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-1578（2015）02-0029-01

橋頭跳車(chē)是公路在橋梁路段建設(shè)中最常見(jiàn)的病害，其行駛過(guò)程中的跳躍現(xiàn)象不僅嚴(yán)重降低了車(chē)輛行駛時(shí)的舒適度，而且對(duì)車(chē)輛和公路都有較大的破壞，甚至導(dǎo)致交通事故，給交通安全帶來(lái)很大的隱患，以及經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的損失。

1.路橋過(guò)渡段不均勻沉降的原因分析

（1）路堤下天然地基的沉降。天然的地基土體在自身以及外力 作用下，沉降已經(jīng)基本完成，路堤修建在天然地基土上時(shí)，需要進(jìn)行路堤填土，由于路堤填土的存在，天然地基將承受外填土產(chǎn)生的附加荷載，破壞了其之前平衡狀態(tài)，使得天然地基土體由固結(jié)土變?yōu)榍饭探Y(jié)土，這樣欠固結(jié)土在外荷載的作用下會(huì)產(chǎn)生沉降。

（2）橋臺(tái)和路堤填土存在的沉降差。橋臺(tái)一般采用鋼筋混凝土澆注而成，具有較大的剛性，在施工過(guò)程中都會(huì)進(jìn)行基礎(chǔ)加固處理，其自身壓縮量十分微小。但是路堤填土本身就有一定的壓縮性質(zhì)，加上施工作業(yè)面很狹窄，大型的機(jī)械設(shè)備很難進(jìn)行壓實(shí)施工。因此，在路堤自重和車(chē)輛荷載及沖擊荷載作用下，路基填料逐漸被壓縮，密實(shí)度逐漸增大，從而在一定期限內(nèi)產(chǎn)生路堤填土的沉降，這就造成了兩者之間的錯(cuò)臺(tái)。

（3）排水不暢及填土流失。橋梁跟路堤的連接部位，由于存在伸縮縫，橋梁以及路面雨水會(huì)沿縫隙滲透，對(duì)路面結(jié)構(gòu)和路基進(jìn)行反復(fù)沖涮和侵蝕，造成細(xì)粒土的流失，使其強(qiáng)度不斷被降低，隨著路基和各結(jié)構(gòu)層的破壞，在外部車(chē)輛荷載沖擊作用下，必然造成橋頭路基沉陷，產(chǎn)生跳車(chē)現(xiàn)象。

2.橋頭跳車(chē)的防治措施

（1）地基處治技術(shù)。地基處治的主要目的是改善地基性能，提高地基土的壓縮模量與承載力，從而減小地基沉降。臺(tái)背軟弱地基常用的處理方法有換填法、強(qiáng)夯法、CFG樁以及排水固結(jié)法。

①換填法：當(dāng)橋臺(tái)所處地質(zhì)條件較差，土質(zhì)較軟，即使在施工中能夠得到充分的碾壓，由于土質(zhì)的原因承載力也達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求。這樣在橋臺(tái)臺(tái)后填土高度h相對(duì)較小時(shí)，可以采用換填的方式，將臺(tái)后土體換成土質(zhì)較好的土，如砂礫。

②強(qiáng)夯法：當(dāng)橋臺(tái)地基本身土體密度較小時(shí)，采用強(qiáng)夯法，土體壓實(shí)很明顯，強(qiáng)夯沖擊動(dòng)能大部分直接轉(zhuǎn)化為土體的壓縮變形，發(fā)散能量很快衰減，當(dāng)土體壓實(shí)到一定程度時(shí)，落點(diǎn)中心土體吸收能量逐漸減弱，沖擊動(dòng)能大部分像周?chē)鷶U(kuò)散，擴(kuò)散范圍逐漸增大，直到形成一個(gè)以落點(diǎn)為中心的橢球形加固的土體。這種方法簡(jiǎn)潔有效，極大的縮短了施工工期，這也是施工單位廣泛應(yīng)用強(qiáng)夯法處理的原因之一。

③CFG樁：CFG樁是由水泥、粉煤灰和碎石等材料按照一定配合拌和而成的一種具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁。CFG樁處治構(gòu)造物臺(tái)背地基時(shí)，可以調(diào)節(jié)樁進(jìn)入地面以下的長(zhǎng)度來(lái)控制地基的沉降量以達(dá)到使沉降變形遞減變化的目的，即采用漸變樁實(shí)現(xiàn)橋臺(tái)與路堤的剛?cè)徇^(guò)渡。CFG樁具有很多優(yōu)點(diǎn)，其一：CFG樁能夠?qū)⒒A(chǔ)傳遞過(guò)來(lái)的應(yīng)力傳遞到下部土體，相當(dāng)于置換了上部土層。其二：實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明采用CFG樁施工，樁體周?chē)耐馏w的孔隙比、含水量等都有所減小，而土體的密度以及壓縮模量指標(biāo)有所增加，表明CFG樁施工有擠密樁間土體的作用。其三：CFG樁跟周?chē)鷺堕g土的剛度相差過(guò)大，這樣在基礎(chǔ)荷載作用下產(chǎn)生的變形也很大，由級(jí)配良好的砂石料等散體材料組成的褥墊層，使得CFG樁跟土體間的相對(duì)變形減小，同時(shí)褥墊層可調(diào)整樁間土荷載的承擔(dān)比例，提高了整體的承載力。

④排水固結(jié)法：當(dāng)橋臺(tái)臺(tái)后填土土層很高，且軟弱土層很厚時(shí)，這樣橋臺(tái)臺(tái)后地基的沉降將會(huì)很大。僅僅只是單純的采用換填法處理不能獲得符合設(shè)計(jì)要求的土體。此時(shí)需要對(duì)地基土體進(jìn)行深層處理，一般優(yōu)先考慮排水固結(jié)法進(jìn)行處理。排水固結(jié)法是利用天然地基土層自身的透水性或設(shè)置在地基中的豎向排水體，通過(guò)在地表進(jìn)行加載預(yù)壓或利用構(gòu)造物自身重量使土體中孔隙水逐漸排除、土體逐漸固結(jié)，地基土逐漸壓縮，強(qiáng)度逐步提高的方法?；蚶镁c(diǎn)抽水降低地下水位、利用插入土中的通電電極使土中水發(fā)生滲流以達(dá)到區(qū)域土體自重應(yīng)力的增加，從而使土體逐漸壓密的方法。目前公路地基處理中常用的是通過(guò)施加荷載進(jìn)行預(yù)壓完成土地的固結(jié)密實(shí)。

（2）路堤處置技術(shù)。橋臺(tái)與臺(tái)后填土路堤的差異沉降是引起橋頭跳車(chē)的主要原因，因此采用彈性模量、內(nèi)摩擦角、粘聚力相對(duì)較大的砂礫作橋臺(tái)臺(tái)背回填材料并加鋪土工格柵是十分經(jīng)濟(jì)有效的。彈性模量大、摩擦特性良好的砂礫能夠提高路堤的橫向變形穩(wěn)定特性，有效的降低由于橫向變形較大引起的橋頭不均勻沉降，加鋪土工格柵可以使土體的抗剪強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，約束了土體的側(cè)向變形，控制路基填土的側(cè)向位移，且隨格柵間距的減小，減小橫向變形的效果也越明顯。其原因是鋪設(shè)土工格柵相當(dāng)于一個(gè)高彈性模量材料的嵌入，使得路堤土整體變形特性得到增強(qiáng)、受力狀態(tài)更加均勻。同時(shí)，砂礫作為路堤填土，還可以有效的降低路堤的整體豎向變形，然而土工格柵的加筋作用對(duì)路堤豎向位移的影響并不明顯。這主要是因?yàn)橥凉じ駯藕穸容^薄，無(wú)法在豎向提供十分明顯的支撐作用。雖然對(duì)于土體的豎向變形并沒(méi)有明顯的抑制作用，但是對(duì)于加筋格柵土的整體變形而言，其豎向變形的均勻性和一致性得到了明顯的增加，從而有效抑制橋頭連接處不均勻沉降的產(chǎn)生和發(fā)展。

路橋過(guò)渡段的處理質(zhì)量關(guān)系著行車(chē)安全和行車(chē)舒適度，在嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范操作的前提下，還需要建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方及其它單位的共同努力才能較好完成。當(dāng)然隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，將會(huì)出現(xiàn)更多更好的新型材料和防治技術(shù)，將公路橋梁過(guò)渡段的不均勻沉降控制得更好。